CC BY
22
СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
УДК 691 DOI: 10.22227/1997-0935.2021.6.688-697
Многофункциональный слоистый композиционный материал строительного назначения
А.Н. Гуменюк, И.С. Полянских, С.М. Петрунин, Ф.Е. Шевченко, Г.Н. Первушин
Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова (ИжГТУ имени М.Т. Калашникова); г. Ижевск, Россия
АННОТАЦИЯ
Введение. В последние десятилетия проводится изучение регулирования электротехнических свойств материалов гидратационного твердения. Отмечается, что при изменении данных свойств различными добавками возникают негативные эффекты: низкая коррозионная стойкость, снижение физико-механических свойств. Цель исследования — разработка многофункционального слоистого материала с локализированными электропроводящими характеристиками. Решается задача установления влияния модификаторов при их использовании в качестве регулирующих компонентов электротехнических свойств на разрабатываемый состав.
Материалы и методы. Для изготовления образцов применялся портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н; заполнитель — песок с модулем крупности 0,7; молотая техническая сера 9998 сорта (ГОСТ 127.1-93), суспензия технической сажи, нитрат кальция. Определены удельные сопротивления отдельных слоев композиционного материала, механические свойства и особенности структуры каждого слоя и структура контактных слоев.
Результаты. Установлено, что использование предварительно обработанной технической серы в количестве 7 % от массы вяжущего способствует формированию токоизолирующего слоя с удельным сопротивлением на 28 сутки 29,57 кОм • см. Электропроводящий слой, сформированный посредством введения технической сажи в количестве 7 % от массы вяжущего, позволяет обеспечить стабильное прохождение электрического тока. Определено, что нитрат кальция оказывает влияние на морфологию вторичных кристаллогидратов и аморфной фазы минеральной (Ч ¡у матрицы на основе портландцемента и дает возможность обеспечить требуемую прочность бетона.
о о
су (у Выводы. Послойное формование предложенных составов способствует формированию композиционных матери-
^ ^ алов с регулируемыми электротехническими характеристиками на основе портландцемента без дополнительного
<£ ф применения диэлектриков. Подтверждена эффективность использования технической серы, комплексного модифи-
катора на основе технической сажи и нитрата кальция в качестве модификаторов минеральной матрицы, позволяющих регулировать электротехнические характеристики искусственного камня.
2 ""
Е о ¿Г О
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: удельное электрическое сопротивление, нитрат кальция, цементный бетон, соединения
и ю
. г
5® Ф серы, многофункциональные материалы, техническая сажа, дисперсные модификаторы, электрофизические харак-
2 Ц теристики О ™
I- ^ Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке Ижевского государственного технического универ-
Д . ситета им. Калашникова в рамках гранта № ПИА/20-67-04. <и <и
Л !з ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Гуменюк А.Н., Полянских И.С., Петрунин С.М., Шевченко Ф.Е., Первушин Г.Н. Многофунк-
0 ^ циональный слоистый композиционный материал строительного назначения // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. Вып. 6. С. 688-697. DOI: 10.22227/1997-0935.2021.6.688-697
Multifunctional layered composite material used for construction purposes
Alexander N. Gumeniuk, Irina S. Polyanskikh, Semen M. Petrunin, Filipp E. Shevchenko, Grigory N. Pervushin
LO ^
co Kalashnikov Izhevsk State Technical University (ISTU); Izhevsk, Russian Federation o E -
g ABSTRACT
v-
Introduction. The adjustability of electrical properties of materials, that have hydraulic setting characteristics, has been studied over the last decades. It is emphasized that any change in electrical properties, triggered by various additives, causes negative side effects, including low corrosive resistance and modified physical and mechanical characteristics. The >» -L purpose of this research is to design a multifunctional layered material that features localized electrical conductivity. The
O up objective is to track the influence of modifiers, capable of regulating electrical properties.
со
CO
(9
Materials and methods. Samples were made of Portland cement I 42.5; the cement, having the fineness modulus of 0.7,
K was used as the aggregate; samples also contained ground Sulphur type 9998 (GOST 127.1-93), soot slurry, and calcium
I ™ nitrate. The co-authors have identified the unit resistance values of each layer of this composite material, mechanical
¡¡J properties and features of each layer, and the structure of contact layers.
^ Results. The co-authors have determined that the addition of pre-treated Sulphur in the amount of 7 % of the binder mass
facilitates the formation of a nonconductive layer, whose unit resistance reaches 29.57 kiloohm cm on the 28th day. The
© А.Н. Гуменюк, И.С. Полянских, С.М. Петрунин, Ф.Е. Шевченко, Г.Н. Первушин, 2021 Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)
conductive layer, generated by adding soot in the amount of 7 % of the binder mass, ensures the stable passage of electric current. The co-authors have identified that calcium nitrate influences the morphology of secondary crystalline hydrates and the non-crystalline phase of the mineral matrix, made of Portland cement, and it also ensures the required concrete strength.
Conclusions. The layered method of formation of new compositions allows to make composite materials having adjustable electrical characteristics. New materials are made of Portland cement, and they contain no non-conductors. The co-authors have proven the efficiency of Sulphur, an integrated modifier made of soot and calcium nitrite, used as the modifiers of the mineral matrix, since they regulate the electrical properties of the artificial stone.
KEYWORDS: electrical resistivity, calcium nitrate, concrete made of Portland cement, sulfur compounds, multifunctional materials, soot, dispersed modifiers, electrophysical characteristics
Acknowledgements. The research was performed with the financial support from the Kalashnikov Izhevsk State Technical University within the framework of Grant No. PIA/20-67-04.
FOR CITATION: Gumeniuk A.N., Polyanskikh I.S., Petrunin S.M., Shevchenko F.E., Pervushin G.N. Multifunctional layered composite material used for construction purposes. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2021; 16(6):688-697. DOI: 10.22227/1997-0935.2021.6.688-697 (rus.).
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы композиционные материалы с регулируемыми электротехническими свойствами обладают потенциалом применения в качестве тензометрических датчиков деформации конструктивных элементов зданий и сооружений, а также в качестве нагревательных элементов бетонов дорожного назначения, при формировании покрытий взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек в аэропортах в целях предотвращения оледенения и скопления снега [1-5].
Интерес к ним также обусловлен актуальностью использования подобных композиционных материалов в области строительства, электроэнергетики и в иных отраслях. Стабильное направленное токоограничение в виде локализации электротехнических свойств композиционных материалов строительного назначения позволит расширить область применения многофункциональных минеральных матриц [4, 5].
С момента открытия токопроводящих бетонов они в основном применялись как ограждающие конструкции зданий, электромагнитные отражатели излучения для защиты от помех, а также в виде электропроводящих бетонов для обогрева внутренних помещений без дополнительных нагревательных элементов [6]. Отмечается [7, 8], что применение добавок, повышающих электропроводность, может привести к снижению физико-механических свойств композиции. При этом в исследовании [9] доказано, что суспензии технической сажи производства ООО «Новый дом» способствуют достаточно равномерному распределению электропроводящего компонента, что обеспечивает стабильность электропроводящих свойств [10].
Определенный интерес вызывает оценка протекания различных видов коррозии на изменения электропроводящих свойств минеральной матрицы. В обзорном исследовании Karla Hornbostel [7] удельное сопротивление бетона представлено как наиболее важный параметр оценки стойкости мате-
риала к электрохимической коррозии. Кроме того, в работах [7, 8] установлена взаимосвязь между скоростью протекания электрохимической и сульфатной коррозии и удельным сопротивлением бетона, заключающаяся в уменьшении скорости коррозии при увеличении удельного сопротивления бетона. В некоторых трудах [10-12] также подтверждена зависимость скорости электрохимической коррозии от величины удельного сопротивления композиционного материала.
Учитывая основные достоинства и недостатки электропроводящего бетона, важной становится разработка композиций, способных одновременно воспринимать механические и электрические нагрузки [6, 13, 14]. Использование электропроводящих композиционных материалов на основе портландцемента ограничено их высокой скоростью электрохимической деструкции. В связи с этим определено следующее направление исследований, заключающееся в изучении возможности создания композиционных бетонов с повышенными электроизоляционными свойствами [15]. В публикациях [16-18] было указано, что при водонасыщении бетона происходит растворение реакционно-активных компонентов минеральной матрицы, вследствие чего минеральная матрица становится полупроводником с низким удельным сопротивлением.
Для предотвращения данного процесса предлагаются различные технологические подходы [5, 14], например формирование материала с более плотной упаковкой элементов минеральной матрицы. Доказано [16], что оптимальных показателей при создании бетонов с электроизоляционными свойствами возможно добиться путем пропитки капиллярно-пористого материала водными битумными эмульсиями. Также во многих работах [19-21] отмечены диэлектрические свойства такого материала, как техническая сера. Установлено [22-24], что серобетон и модифицированные с помощью технической серы искусственные минеральные матрицы обладают защитными свойствами от электромагнитного воздействия [22], что, в свою очередь, подтверждается
< п
IH
kK
G Г
0 со § СО
1 2
У 1
J со
u-
^ I
n ° o
3 (
о §
E w § 2
n 0 2 6 r 6 t (
2 )
i!
. В
■ T
s □
s у
с о !!
О О 10 10
сч сч о о сч сч
«9 «9
к <и
U 3 > (Л С И 2
U «в
<ö щ
¡1
ф ф
О S
о
о о со < со S:
8 « Si §
ОТ "
от iE —
с
E о
CL ° ^ с
ю о
s H
о E со ^
T- ^
исследованиями основных свойств серы [19, 20], вследствие чего можно сделать вывод о диэлектрических свойствах данного материала. Это позволяет предположить возможность [25] регулирования удельного сопротивления искусственного камня посредством введения серы на стадии изготовления смеси с последующей термоактивацией [26].
В настоящей статье приводится технология направленного регулирования электротехнических свойств композиционных материалов строительного назначения, а также методика измерения электропроводности многофункционального слоистого материала.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Объект исследования — многофункциональные композиционные материалы на основе модифицированного портландцемента. Предмет исследования — влияние модификаторов на основе дисперсных техногенных отходов на электротехнические свойства композиционного материала и оценка возможности локализации электротехнических свойств.
В работе в качестве вяжущего материала применялся портландцемент типа 42,5 CEM I со следующим составом:
• химический состав цемента: СаО — 66,73 %; Si02 — 23,22 %; А12О3 — 5,16 %; Fe203 — 4,42 %; S03 — 0,47 %;
• минералогический состав цемента: C3S — 65 %; C2S — 13 %; С3А — 4 %; C4AF — 18 %.
Удельная поверхность вяжущего составляла 380 м2/кг, нормальная густота цементного теста 25,5 %, начало/конец схватывания 165/215 мин. В качестве заполнителя применялся сухой фракционированный песок с характеристиками: фракция, мм/модуль крупности (ГОСТ 8736-2014) — 0-1,25/0,7; влажность — не более 0,3 %; содержание пылевидных глинистых частиц — не более 5 %; содержание глины в комках — не более 0,5 %; содержание ор-
Табл. 1. Компонентный состав изготавливаемых образцов Table 1. The composition of specimens
ганических примесеи — нет; содержание посторонних засоряющих примесей — нет; насыпная плотность — 1500 кг/м3.
Электропроводящий компонент
В целях повышения электропроводящих свойств использовалась суспензия технической сажи производства ООО «Новый дом». Оптимальное количество добавки определено авторами в предыдущих исследованиях [9]. Техническая сажа выпускается в виде пигментного концентрата, в состав которого входят: сажа — 62 %; вода — 20 %; гликоль — 10 %, специальные добавки — 8 %.
Изолирующий компонент
Для локализации электротехнических свойств и повышения коррозионной стойкости композиционного материала использована сера 9998 сорта, соответствующая ГОСТ 127.1-93, оптимальное количество серы определено авторами в работе [26]. Основные физико-механические и физико-химические свойства технической серы: форма частиц — полусферическая; насыпная плотность — 1,3 г/см3; массовая доля серы — 99,99 %; массовая доля золы — 0,005 %; массовая доля органических веществ — 0,005; массовая доля воды — 0,01 %. Для повышения смачиваемости и равномерного распределения мелкодисперсных частиц в объеме композиционного материала проводилась предварительная многостадийная обработка технической серы. Дисперсный модификатор смешивался с органическим растворителем в соотношении 1:3, затем подвергался механохимическому воздействию фрезой при 1500 оборотах в минуту в лабораторном диссольвере в течение 40 минут.
Изготовление образцов
С целью послойного формования образца и измерения электротехнических свойств предложена схема с установкой измерительных электродов (рис. 1).
Оптимальное количество сажи и технической серы определено на основании предыдущих исследований [9, 26]. Изготовление композиционных
Состав Портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н Кварцевый песок Quartz sand Сажа, % Техническая Нитрат кальция, % П/Ц В/Ц Марка подвижности бетонной смеси Concrete mix workability grade
Composition Portland cement, CEM I 42.5 H Soot, % сера, % Sulfur, % Calcium nitrate, % P/C W/С
Токоизолирующий слой Conductive layer — 7 — 0,07 0,4 Пк2 (5,1 см) Pk2 (5.1 cm)
Электропроводящий слой Nonconductive layer 800 1600 7 — 3 — 0,4 Пк2 (5,4 см) Pk2 (5.4 cm)
от от
2 3 I s
О tn
Электроды / Electrodes
Термоусадка / Thermal shrinkage
G
b
b
/
/
Токоизолирующий слой Nonconductive layer
Электропроводящий слой Conductive layer
Токоизолирующий слой Nonconductive layer
Рис. 1. Схема послойного формования образца и расположение электродов для измерения удельного сопротивления Fig. 1. The layered sample formation pattern and the position of electrodes needed to measure electrical resistivity
образцов осуществлялось на основе двух различных экспериментальных составов, представленных в табл. 1.
Электропроводящий слой изготавливался на основе портландцемента с введением 7 % сажи и 3 % нитрата кальция от массы вяжущего.
Токоограничивающий слой изготавливался на основе портландцемента с добавкой 7 % технической серы от массы вяжущего.
В целях уменьшения возможности межслоевого смешивания в процессе формования установлено водоцементное соотношение, равное 0,4, выбран метод укладки и уплотнения смеси.
Образцы изготавливались из теста нормальной густоты, послойно заливались в формы размерами 70 х 70 х 70 мм. Хранение образцов в формах производилось в течение 48 ч во влажных условиях, затем выполнялась распалубка, образцы подвергались температурной обработке по режиму: изотермическая выдержка при 180 °С в течение 1 ч, затем 2 ч охлаждение до 35-40 °С. В дальнейшем образцы выдерживались во влажных условиях. Физико-механические испытания проводились на 7, 14 и 28 сутки, физико-химические исследования — на 28 сутки твердения.
Методы исследования
Определение подвижности бетонной смеси производилось в соответствии с ГОСТ 28013-98 и определялось по измеряемой в сантиметрах глубине погружения в нее эталонного конуса в соответствии с методикой по ГОСТ 5802-86.
Температурная обработка осуществлялась в универсальной пропарочной камере КУП-1.
Исследование механической прочности на сжатие проводилось с использованием гидравлического пресса ПГМ-100МГ4А.
Для определения изменения электропроводности слоев и удельного сопротивления применялся прибор МНИПИ Е7-20. Значение измеряемых параметров определяется расчетным путем и отображается на дисплее в омах (Ом, ß). Удельное сопротивление устанавливали по формуле [14]:
р = R — , £2 см, L
где р — удельное сопротивление образца; R — сопротивление образца; А — площадь поперечного сечения; L — расстояние между зондами.
Определение характера микроструктуры выполнено с помощью сканирующих электронных микроскопов Thermo Fisher Scientific Quattro S и Tescan Mira3 XMU. Съемка на Thermo Fisher Scientific Quattro S проводилась в режиме низкого вакуума при 20 кВ, без напыления, при давлении 50 Па, с шагом увеличения ><5000, при этом съемка на Tescan Mira3 XMU производилась при 20 кВ, с напылением золота, с шагом увеличения ><5000.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Анализ результатов физико-механических испытаний разработанного состава с токоизолиру-ющим слоем (содержание технической серы 7 %) и электропроводящим слоем (содержание сажи 7 %
< п
IH
kK
G Г
S 2
0 С/з § С/3
1 S
y 1
J со
u-
^ I
n °
S 3 o
=s (
oi
о §
§ 2 n g
S 6
A CD
Г œ t ( an
S )
ii
. В
■ г
s □
s У с о <D *
б>б>
M 2 О О 10 10
сч N о о сч N
<о <о
К <D
U 3
> (Л
С И
to «в
<0 щ
¡1
ф ф
О £
о
о о со < со S:
8 « §
ОТ "
от IE
Е О
CL °
^ с
ю о
s ц
о E
en ^
T- ^
от от
2 3
и нитрата кальция 3 %) показал стабильный прирост прочностных параметров с течением времени, значения прочности на сжатие и изгиб в контрольные сроки испытаний соответствуют марочным характеристикам используемого вяжущего, что позволяет говорить об отсутствии негативного влияния предложенных добавок и послойного формирования образцов на физико-механические характеристики композиции. В частности, прочность цементно-пес-чаного раствора на 28 сутки без добавок, согласно используемой марке портландцемента, должна составлять не менее 24 МПа в соответствии с ГОСТ Р 58272-2018. При этом прочность слоистого композиционного материала на 28 сутки составила 30,8 МПа (рис. 2).
В последующем, согласно схеме, представленной на рис. 1, определялось удельное сопротивление отдельных слоев композиционного материала, в результате удельное сопротивление электропроводящего слоя на 28 сутки составило 5,7 кОм • см, электроизолирующего слоя — 29,57 кОм • см (рис. 3). Значительная разница удельных сопротивлений проводящего и непроводящего слоев позволяет говорить о локализации электротехнических свойств и ограничивающем эффекте токоизолирующего слоя.
Для выявления характера изменения микроструктуры материала в зависимости от используемых функциональных добавок анализировалась структура композиции при разных увеличениях.
На снимках (рис. 4) представлена морфология новообразований поверхности скола композиционного материала. Приведена структура электроизолирующего слоя, модифицированного технической серой (рис. 4, а). Исходя из анализа структуры, можно судить о том, что продукты термической активации
35
30
С
к
20
3
м
35
30
С 15
10
7 сутки / 7 days 14 сутки / 14 days 28 сутки / 28 days Прочность на изгиб Прочность на сжатие
Bending strength Compressive strength
Рис. 2. Характер изменения прочности слоистого композиционного материала на основе портландцемента (значение коэффициента вариации при определении прочности образцов составило V = 6,5 %)
Fig. 2. A change in the strength of the layered composite material made of Portland cement (the value of the coefficient of variation was V = 6.5 % when the strength of samples was measured)
технической серы формируют плотную полимерце-ментную матрицу, которая обладает повышенными диэлектрическими свойствами [21, 26].
Микроструктура электропроводящего слоя (рис. 4, b) характеризуется аморфно-кристаллической структурой. При этом распределение частиц сажи и плотная упаковка новообразований позволяет матрице проводящего слоя демонстрировать высокую и стабильную электропроводность, ограничивающим фактором которой становится равномерность распределения добавки, дисперсность
7 сутки / 7 days
14 сутки / 14 days
Удельное электрическое сопротивление (непроводящий слой)
Unit electrical resistivity (nonconductive layer)
28 сутки / 28 days
Удельное электрическое сопротивление
(электропроводящий слой)
Unit electrical resistivity (conductive layer)
Рис. 3. Изменение удельного сопротивления слоев композиционного материала Fig. 3. A change in the electrical resistivity of the layers of the composite material
25
20
5
0
25
15
10
5
0
Рис. 4. Микроструктура композиционного образца на 28 сутки твердения, полученная при 10 000-кратном увеличении: а — токоизолирующий слой; b — токопроводящий слой
Fig. 4. The microstructure of samples on the 28th day of setting at the 10,000x magnification: a — non-conductive layer; b — conductive layer
<D X
Рис. 5. Микроструктура контактного слоя композиционного образца на 28 сутки твердения, полученная при: а — О» С»
2000-кратном; b — 5000-кратном; c — 20 000-кратном; d — 50 000-кратном увеличении 2 2
о о
Fig. 5. The microstructure of the contact layer of the sample on the 28th day of setting at the following magnification values: 1 1 a — 2,000x; b — 5,000x; c — 20,000x and d — 50,000x
сч N о о сч N
to <0 ¡г <и
U 3 > (Л С И 2
U «в <о щ
¡1
ф Ф
О £
о
о о
со <
со S:
8«
Si §
ОТ "
от IE
Е о
CL °
^ с
ю о
s ц
о E
со ^
T- ^
от от
23
■S
и удельное сопротивление модифицирующего компонента.
На снимках (рис. 5) представлена область, соответствующая границе слоев, анализируя которую можно сделать вывод о равномерности формирования структуры, отсутствии концентраторов напряжений, что позволяет обеспечить требуемые механические характеристики как отдельным слоям, так и композиционному материалу в целом.
Таким образом, данные исследований электротехнических и механических свойств полностью подтверждают возможность направленного регулирования и локализации электротехнических свойств композиционного материала строительного назначения за счет применения термопластичного отхода техногенного происхождения и суспензии сажи, которое можно обеспечить без снижения физико-технических характеристик материала.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ
На основании экспериментальных исследований механических и электротехнических свойств композиционного материала можно сделать следующие выводы:
• введение технической серы и сажи в качестве регуляторов электротехнических свойств не приво-
дит к снижению механической прочности композиционного материала, при этом введение нитрата кальция снижает степень закристаллизованности структуры минеральной матрицы на поздних этапах набора прочности;
• использование предложенных модификаторов позволяет сформировать многослойный материал с различной степенью проводимости слоев. Электропроводящий слой обеспечивает стабильное прохождение электрического тока на частотах более 100 кГц, при этом токоизолирующий слой обеспечивает электроизоляцию, что подтверждается высоким удельным сопротивлением на 28 сутки 29,57 кОм • см. Разница в удельном сопротивлении между слоями составляет 23,87 кОм • см.
Полученные результаты могут быть использованы для расширения номенклатуры выпускаемых материалов и изделий с регулируемыми электротехническими характеристиками. При этом определенные аспекты и механизмы, лежащие в основе возникновения устойчивых электротехнических свойств, а также особенности формирования контактной границы слоев с позиции оценки сроков эксплуатации требуют детального объяснения и дополнительных экспериментальных исследований.
ЛИТЕРАТУРА
1. Wang H., Yang J., Liao H., Chen X. Electrical and mechanical properties of asphalt concrete containing conductive fibers and fillers // Construction and Building Materials. 2016. Vol. 122. Pp. 184-190. DOI: 10.1016/j. conbuildmat.2016.06.063
2. Sassani A., Ceylan H., Kim S., Arabzadeh A., Taylor P.C., Gopalakrishnan K. Development of carbon fiber-modified electrically conductive concrete for implementation in Des Moines International Airport // Case Studies in Construction Materials. 2018. Vol. 8. Pp. 277-291. DOI: 10.1016/j.cscm.2018.02.003
3. Wu J., Liu J., Yang F. Three-phase composite conductive concrete for pavement deicing // Construction and Building Materials. 2015. Vol. 75. Pp. 129-135. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.11.004
4. El-Dieb A.S., El-Ghareeb M.A., Abdel-Rah-man M.A.H., Nasrd E.S.A. Multifunctional electrically conductive concrete using different fillers // Journal of Building Engineering. 2018. Vol. 15. Pp. 61-69. DOI: 10.1016/j.jobe.2017.10.012
5. Rovnanik P., Kusak I., Bayer P., Schmid P., Fiala L. Electrical and self-sensing properties of alkali-activated slag composite with graphite filler // Materials. 2019. Vol. 12. Issue 10. P. 1616. DOI: 10.3390/ ma12101616
6. Dong W., Huang Y., Lehane B., Aslania F., Ma G. Mechanical and electrical properties of concrete
incorporating an iron-particle contained nano-graphite by-product // Construction and Building Materials. 2021. Vol. 270. P. 121377. DOI: 10.1016/j.conbuild-mat.2020.121377
7. Hornbostel K., Larsen C.K., Geiker M.R. Relationship between concrete resistivity and corrosion rate — A literature review // Cement and Concrete Composites. 2013. Vol. 39. Pp. 60-72. DOI: 10.1016/j. cemconcomp.2013.03.019
8. El-Dieb A.S., El-Ghareeb M.A., Abdel-Rah-man M.A.H., Nasr E.S.A. Multifunctional electrically conductive concrete using different fillers // Journal of Building Engineering. 2018. Vol. 15. Pp. 61-69. DOI: 10.1016/jjobe.2017.10.012
9. Yakovlev G., Vit C., Polyanskikh I., Gordi-na A., Pudov I., GumenyukA., Smirnova O. The effect of complex modification on the impedance of cement matrices // Materials. 2021. Vol. 14. Issue 3. P. 557. DOI: 10.3390/ma14030557
10. Urkhanova L.A., Buyantuev S.L., Urkhano-va A.A., Lkhasaranov S.A., Ardashova G.R., FediukR.S. et al. Mechanical and electrical properties of concrete modified by carbon nanoparticles // Magazine of Civil Engineering. 2019. Vol. 8 (92). Pp. 163-172. DOI: 10.18720/MCE.92.14
11. Sassani A., Ceylan H., Kim S., Gopalakrishnan K., Arabzadeh A., Taylor P.C. Influence of mix
design variables on engineering properties of carbon fiber-modified electrically conductive concrete // Construction and Building Materials. 2017. Vol. 152. Pp. 168-181. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.06.172
12. Anwar M.S., Suitha B., Vedalakshmi R. Lightweight cementitious conductive anode for impressed current cathodic protection of steel reinforced concrete application // Construction and Building Materials. 2014. Vol. 71. Pp. 167-180. DOI: 10.1016/j. conbuildmat.2014.08.032
13. Wu T., Huang R, Chi M., Weng T. A study on electrical and thermal properties of conductive concrete // Computers and Concrete. 2013. Vol. 12. Issue 3. Pp. 337-349. DOI: 10.12989/cac.2013.12.3.337
14. Dehghanpour H., Yilmaz K., Ipek M. Evaluation of recycled nano carbon black and waste erosion wires in electrically conductive concretes // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 221. Pp. 109-121. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.06.025
15. Ribeiro D., Labrincha J., Morelli M. Effect of the addition of red mud on the corrosion parameters of reinforced concrete // Cement and Concrete Research. 2012. Vol. 42. Issue 1. Pp. 124-133. DOI: 10.1016/j. cemconres.2011.09.002
16. Demircilioglu E., Teomete E., Schlangen E., Baeza F.J. Temperature and moisture effects on electrical resistance and strain sensitivity of smart concrete // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 224. Pp. 420-427. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.07.091
17. Денисюк И.Ю., Успенская М.В., Фокина М.И., Логушкова К.Ю. Электропроводящая композиция бетона // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 1. С. 158-162. DOI: 10.17586/2226-1494-2018-18-1-158-162
Поступила в редакцию 29 апреля 2021 г. Принята в доработанном виде 7 июня 2021 г. Одобрена для публикации 7 июня 2021 г.
Об авторах: Александр Николаевич Гуменюк — ассистент кафедры строительных материалов, механизации и геотехники, Институт строительства и архитектуры имени В.А. Шумилова; Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова (ИжГТУ имени М.Т. Калашникова); 426069, Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 7; SPIN-код: 6196-8655; ResearcherID: AAH-1846-2021; Scopus: 57204363802; ORCID: 0000-0002-2880-8103; aleksandrgumenyuk2017@yandex.ru;
Ирина Сергеевна Полянских — кандидат технических наук, доцент кафедры строительных материалов, механизации и геотехники, Институт строительства и архитектуры имени В.А. Шумилова; Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова (ИжГТУ имени М.Т. Калашникова); 426069, Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 7; РИНЦ ID: 604708, Scopus: 56789978800, ResearcherID: M-7100-2015, ORCID: 0000-0003-1331-9312; irina_maeva@mail.ru;
Семен Михайлович Петрунин — студент бакалавриата кафедры строительных материалов, механизации и геотехники, Институт строительства и архитектуры имени В.А. Шумилова; Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова (ИжГТУ имени М.Т. Калашникова); 426069, Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 7; petryninofficial@yandex.ru;
18. Sobolkina A., Mechtcherine V., Khavrus V., Maier D., Mende M., Ritschel M. et al. Dispersion of carbon nanotubes and its influence on the mechanical properties of the cement matrix // Cement and Concrete Composites. 2012. Vol. 34. Issue 10. Pp. 1104-1113. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2012.07.008
19. Менковский М.А., Яворский В.Т. Технология серы. М. : Химия, 1985. 327 с.
20. Халиуллин А.К. Химия серы. М. : Стройиз-дат, 1995. 170 с.
21. Патуроев В.В. Полимербетоны. М. : Строй-издат, 1987. 285 с.
22. Королев Е.В., Киселев Д.Г., Прошина Н.А., Альбакасов А.И. Теплофизические свойства серных строительных материалов // Вестник МГСУ. 2011. № 8. С. 249-253.
23. Fediuk R., Amran Y.H.M., Mosaberpa-nah M.A., Danish A., El-Zeadani M., Klyuev S.V. et al. A critical review on the properties and applications of sulfur-based concrete // Materials. 2020. Vol. 13. Issue 21. P. 4712. DOI: 10.3390/ma13214712
24. Lewandowski M., Kotynia R. Assessment of sulfur concrete properties for use in civil engineering // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 219. P. 03006. DOI: 10.1051/matecconf/201821903006
25. Bernatskii A.F. Electrical insulating concrete. Properties, technology, application // Concrete and reinforced concrete in the third millennium: proceedings of the international scientific and practical conference. 2000. Pp. 81-89.
26. Gumeniuk A., Hela R., Polyanskikh I., Gordi-na A., Yakovlev G. Durability of concrete with man-made thermoplastic sulfur additive // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 869. Pp. 032012. DOI: 10.1088/1757-899X/869/3/032012
< П
iH
kK
G Г
S 2
0 CO § CO
1 S
У 1
J to
^ I
n °
S> 3 o
zs (
о §
E w
§ 2
n 0
S 6
A CD
Г 6
t (
PT §
SS )
ii
. В
■ T
s □
s У с о <D Ж б>б>
О О 10 10
Филипп Евгеньевич Шевченко — аспирант кафедры строительных материалов, механизации и геотехники, Институт строительства и архитектуры имени В.А. Шумилова; Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова (ИжГТУ имени М.Т. Калашникова); 426069, Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 7; РИНЦ ID: 1093846, gism56@mail.ru;
Григорий Иванович Первушин — доктор технических наук, профессор, директор Института строительства и архитектуры имени В.А. Шумилова; Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова (ИжГТУ имени М.Т. Калашникова); 426069, Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 7; РИНЦ ID: 406144, Scopus: 8731311800; ORCID:0000-0002-7070-2855; gism@istu.ru.
REFERENCES
сч N о о tv N
to <0 ¡г <D
U 3
> (Л
с и
U <o
<o ф
¡1
<D ф
О £
о
о о CO <
cd
8 « Si §
CO "
со E
E О
CL °
^ с
ю о
s ц
о E
со ^
T- ^
CO CO
■s
il
О tn
1. Wang H., Yang J., Liao H., Chen X. Electrical and mechanical properties of asphalt concrete containing conductive fibers and fillers. Construction and Building Materials. 2016; 122:184-190. DOI: 10.1016/j. conbuildmat.2016.06.063
2. Sassani A., Ceylan H., Kim S., Arabzadeh A., Taylor P.C., Gopalakrishnan K. Development of carbon fiber-modified electrically conductive concrete for implementation in Des Moines International Airport. Case Studies in Construction Materials. 2018; 8:277291. DOI: 10.1016/j.cscm.2018.02.003
3. Wu J., Liu J., Yang F., Three-phase composite conductive concrete for pavement deicing. Construction and Building Materials. 2015; 75:129-135. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.11.004
4. El-Dieb A.S., El-Ghareeb M.A., Abdel-Rah-man M.A.H., Nasrd E.S.A. Multifunctional electrically conductive concrete using different fillers. Journal of Building Engineering. 2018; 15:61-69. DOI: 10.1016/jjobe.2017.10.012
5. Rovnanik P., Kusak I., Bayer P., Schmid P., Fiala L. Electrical and self-sensing properties of alkali-activated slag composite with graphite filler. Materials. 2019; 12(10):1616. DOI: 10.3390/ma12101616
6. Dong W., Huang Y., Lehane B., Aslania F., Ma G. Mechanical and electrical properties of concrete incorporating an iron-particle contained nano-graphite by-product. Construction and Building Materials. 2021; 270:121377. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121377
7. Hornbostel K., Larsen C.K., Geiker M.R. Relationship between concrete resistivity and corrosion rate — A literature review. Cement and Concrete Composites. 2013; 39:60-72. DOI: 10.1016/j.cemcon-comp.2013.03.019
8. El-Dieb A.S., El-Ghareeb M.A., Abdel-Rah-man M.A.H., Nasr E.S.A. Multifunctional electrically conductive concrete using different fillers. Journal of Building Engineering. 2018; 15:61-69. DOI: 10.1016/jjobe.2017.10.012
9. Yakovlev G., Vit C., Polyanskikh I., Gordi-na A., Pudov I., Gumenyuk A., Smirnova O. The effect of complex modification on the impedance of cement matrices. Materials. 2021; 14(3):557. DOI: 10.3390/ ma14030557
10. Urkhanova L.A., Buyantuev S.L., Urkha-nova A.A., Lkhasaranov S.A., Ardashova G.R., Fe-diuk R.S. et al. Mechanical and electrical properties of concrete modified by carbon nanoparticles. Magazine of Civil Engineering. 2019; 8(92):163-172. DOI: 10.18720/MCE.92.14
11. Sassani A., Ceylan H., Kim S., Gopalakrishnan K., Arabzadeh A., Taylor P.C. Influence of mix design variables on engineering properties of carbon fiber-modified electrically conductive concrete. Construction and Building Materials. 2017; 152:168-181. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.06.172
12. Anwar M.S., Suitha B., Vedalakshmi R. Lightweight cementitious conductive anode for impressed current cathodic protection of steel reinforced concrete application. Construction and Building Materials. 2014; 71:167-180. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.08.032
13. Wu T., Huang R., Chi M., Weng T. A study on electrical and thermal properties of conductive concrete. Computers and Concrete. 2013; 12(3):337-349. DOI: 10.12989/cac.2013.12.3.337
14. Dehghanpour H., Yilmaz K., Ipek M. Evaluation of recycled nano carbon black and waste erosion wires in electrically conductive concretes. Construction and Building Materials. 2019; 221:109-121. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.06.025
15. Ribeiro D., Labrincha J., Morelli M. Effect of the addition of red mud on the corrosion parameters of reinforced concrete. Cement and Concrete Research. 2012; 42(1):124-133. DOI: 10.1016/j.cem-conres.2011.09.002
16. Demircilioglu E., Teomete E., Schlangen E., Baeza F.J. Temperature and moisture effects on electrical resistance and strain sensitivity of smart concrete. Construction and Building Materials. 2019; 224:420427. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.07.091
17. Denisyuk I.Yu., Uspenskaya M.V., Fo-kina M.I., Logushkova K.Yu. Conductive concrete composition. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2018; 18(1):158-162. DOI: 10.17586/2226-1494-2018-18-1158-162 (rus.).
18. Sobolkina A., Mechtcherine V., Khavrus V., Maier D., Mende M., Ritschel M. et al. Dispersion
of carbon nanotubes and its influence on the mechanical properties of the cement matrix. Cement and Concrete Composites. 2012; 34(10):1104-1113. DOI: 10.1016/j. cemconcomp.2012.07.008
19. Menkovsky M.A., Yavorsky V.T. Technology of sulfur. Moscow, Khimiya, 1985; 327. (rus.).
20. Haliullin A.K. Sulfur chemistry. Moscow, Stroyizdat, 1995; 170. (rus.).
21. Paturoev V.V. Polymer concrete. Moscow, Stroyizdat, 1987; 285. (rus.).
22. Korolev E.V., Kiselev D.G., Proshina N.A., Albakaspov A.I. Teplofizichesky properties sulfuric the builder th of materials. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2011; 8:249-253. (rus.).
23. Fediuk R., Amran Y.H.M., Mosaberpa-nah M.A., Danish A., El-Zeadani M., Klyuev S.V.
et al. A critical review on the properties and applications of sulfur-based concrete. Materials. 2020; 13(21):4712. DOI: 10.3390/ma13214712
24. Lewandowski M., Kotynia R. Assessment of sulfur concrete properties for use in civil engineering. MATEC Web of Conferences. 2018; 219:03006. DOI: 10.1051/matecconf/201821903006
25. Bernatskii A.F. Electrical insulating concrete. Properties, technology, application. Concrete and reinforced concrete in the third millennium: proceedings of the international scientific and practical conference. 2000; 81-89.
26. Gumeniuk A., Hela R., Polyanskikh I., Gor-dina A., Yakovlev G. Durability of concrete with man-made thermoplastic sulfur additive. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020; 869:032012. DOI: 10.1088/1757-899X/869/3/032012
Received April 29, 2021.
Adopted in revised form on June 7, 2021.
Approved for publication on June 7, 2021.
BioNoiEs: Alexander N. Gumeniuk — Assistant of the Department of Building Materials, Mechanization and Geotechnics, V.A. Shumilov Institute of Construction and Architecture; Kalashnikov Izhevsk State Technical University (ISTU); 7 Studencheskaya st., Izhevsk, 426069, Udmurt Republic, Russian Federation; SPIN-code: 6196-8655; ResearcherlD: AAH-1846-2021; Scopus: 57204363802; ORCID: 0000-0002-2880-8103; aleksandrgumenyuk2017@yandex.ru;
Irina S. Polyanskikh — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Building Materials, Mechanization and Geotechnics, V.A. Shumilov Institute of Construction and Architecture; Kalashnikov Izhevsk State Technical University (ISTU); 7 Studencheskaya st., Izhevsk, 426069, Udmurt Republic, Russian Federation; ID RISC: 604708, Scopus: 56789978800, ResearcherID: M-7100-2015, ORCID: 0000-0003-1331-9312; irina_maeva@mail.ru;
Semen M. Petrunin — undergraduate student of the Department of Building Materials, Mechanization and Geotechnics, V.A. Shumilov Institute of Construction and Architecture; Kalashnikov Izhevsk State Technical University (ISTU); 7 Studencheskaya st., Izhevsk, 426069, Udmurt Republic, Russian Federation; gism56@mail.ru;
Filipp E. Shevchenko — postgraduate of the Department of Building Materials, Mechanization and Geotechnics, V.A. Shumilov Institute of Construction and Architecture; Kalashnikov Izhevsk State Technical University (ISTU); 7 Studencheskaya st., Izhevsk, 426069, Udmurt Republic, Russian Federation; ID RISC: 1093846; gism56@mail.ru;
Grigory N. Pervushin — Doctor of Technical Science, Professor of the Department of Building Materials, Mechanization and Geotechnics, Director of the V.A. Shumilov Institute of Construction and Architecture; Kalashnikov Izhevsk State Technical University (ISTU); 7 Studencheskaya st., Izhevsk, 426069, Udmurt Republic, Russian Federation; ID RISC: 406144, Scopus: 8731311800, ORCID: 0000-0002-7070-2855; gism56@mail.ru.
< П
8 8 i H
kK
G Г
S 2
0 со
n СО
1 S
y 1
J со
u-
^ I
n °
S 3 o
zs ( O?
о n
CO CO
n M n g
s 6
Г 6 t ( an
SS )
ii
® О О В ■ T
s У с о <D *
б>б>
M 2 О О 10 10
